Ethanol als Kraftstoff Energie- und Ökobilanz der dezentralen Erzeugung

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1 Ethanol als Kraftstoff Energie- und Ökobilanz der dezentralen Erzeugung 14. Fachkongress Zukunftsenergien E-world of energy & water, 9. Februar 2010 PD Dr. Thomas Senn Universität Hohenheim Fachgebiet Gärungstechnologie mit Forschungs- und Lehrbrennerei Vorgetragen durch: Dr. Karsten Block Zentrum für nachwachsende Rohstoffe NRW im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse

2 Kosten für Maßnahmen zur Klimaverbesserung Klein, COPA-COGECA 2008

3 Berechnung des Treibhausgas-Verminderungspotentials Dabei sind: E = Gesamtemissionen bei der Verwendung des Kraftstoffs; e ec = Emissionen bei der Gewinnung oder beim Anbau der Rohstoffe; e l = Emissionen auf Jahresbasis aus Kohlenstoffbestandsänderungen infolge geänderter Flächennutzung; e p = Emissionen bei der Verarbeitung; e td = Emissionen bei Transport und Vertrieb; e u = Emissionen bei der Nutzung des Kraftstoffs; e sca = Emissionseinsparungen durch Bodenkohlenstoffspeicherung infolge besserer landwirtschaftlicher Bewirtschaftungspraktiken; e ccs = Emissionseinsparungen durch Kohlenstoffabscheidung und - sequestrierung sowie geologische Kohlenstoffspeicherung; e ccr = Emissionseinsparungen durch Kohlenstoffabscheidung und - ersetzung; e ee = Emissionseinsparungen durch überschüssigen Strom aus Kraft-Wärme- Kopplung.

4 Ergebnis im Vergleich zu den Default-Werten der EU Rnewable Energy Directive (RED) 90,0 80,0 83,8 35% ab Inkrafttreten 70,0 70,0 Der EU RED 50% ab Altanlagen gco2/mj Kraftstoff 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 40,0 55,0 44,0 60% ab Neuanlagen 46,9 43,0 26,0 24,0 19,7 22,4 10,0 0,0 fossile Referenz Z.- Rübe Weizen (Kohle KWK) Weizen (Erdgas) Weizen (Erdgas KWK) Weizen (Stroh KWK) Mais (Erdgas KWK) Z.- Rohr Triticale regional Biogas Bio- Methan (IE, BMU 2008) Biomethan regional

5 Ergebnis im Vergleich zu den Default-Werten der EU RED gco2/mj Kraftstoff 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 83,8 40,0 70,0 35% ab Inkrafttreten Der EU RED 50% ab ,0 44,0 26,0 60% ab 2017 für Neuanlagen 43,0 24,0 19,7 76,5 % 46,9 22,4 10,0 0,0 fossile Referenz Z.- Rübe Weizen (Kohle KWK) Weizen (Erdgas) Weizen (Erdgas KWK) Weizen (Stroh KWK) Mais (Erdgas KWK) Z.- Rohr Triticale regional Biogas Bio- Methan (IE, BMU 2008) Biomethan regional

6 Mit GaBi4-Software bilanziertes Szenario Brennerei: 3-10*10 6 L/a entsprechend 1-3*10 3 ha Triticale-Produktion Mais-Produktion Lagerung Triticale-Korn Wasser Lagerung 1/3 Stroh Lagerung Mais-Silage Brennerei KWK Methan Biogasfermentation Schlempe Rückstand, Dünger Ethanol, 99,9%

7 GaBi 4-Modell der regionalen Ethanolproduktion-2 Mais Produktion Biogas Produktion Energieversorgung

8 GaBi 4-Modell der regionalen Ethanolproduktion-1 Triticale Produktion Triticale Produktion Ethanol Produktion

9 Faulgut als Dünger

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11 GaBi 4-Modell der regionalen Ethanolproduktion-1 Tritikale-Produktion Alkohol-Produktion

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13 GaBi 4-Modell der regionalen Ethanolproduktion-1 Tritikale-Produktion Alkohol-Produktion

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15 Treibhausgas-Emissionen: Details 1 Anbau Triticale/Mais g / MJ gco 2 -eq. / MJ Saatgut Mineralischer Dünger Bereitstellung Emissionen direkt aus N-Düngung (N 2 O) Pestizide 8,25 g Mais 87,1 g Triticale 25,88 g N-D. 16,64 g K-D. 5,34 g 0,68 2,4 19,58 1,05 Diesel-Verbrauch 55,61 g 4,98 GetreideProduktion Diesel-Verbrauch beim Transport zur Brennerei Alle Rohstoffe: 25 km 9,68 g Ges: 28,69 : 13,24 0,88

16 Treibhausgas-Emissionen: Details 2 -Prozess g / MJ gco 2 -eq. / MJ Schwefelsäure 0,61 g 0,085 Prozesswasser 516 g 0,087 Biogas-Prozess Methanverluste 1% 9,02 Transport (Diesel) der Fermentationsreste 25 km Summe für Conversion Transport des zur Tankstelle: 100 km 0,77 g 5,62 g 2,75 11,95 : 5,52 0,51

17 Allokation der THG-Emissionen je 1 MJ [gco2-äq./mj ] (1MJ = 1,17 MJ CH 4 ) Biomasse Produktion Transport zur Conversion Produktion / Schlempe- Fermentation Distribution Summe THG-Emiss. 28,69 0,88 11,95 0,51 42,03 Allokationsfaktor 46,15% 46,15% 46,15% 100% THG-Emiss. je MJ 13,24 0,41 5,52 0,51 19,67 THG-emiss. je MJ CH4 15,45 0,47 6,44 0,0 22,36 Berechnung des Allokationsfactors: 1MJ*100 / (1MJ+1,166 MJ) = 46,15%

18 Verteilung der THG-Emissionen Transport 9,9% -Prozess 0,4% Getreide-Produktion ohne N 2 O 21,7% N 2 O 46,6% CH 4 21,5%

19 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 THG-Emissionen im Vergleich verschiedener Bioenergie-Pfade 83,8 60,0 48,0 44,0 48,0 49,0 33,0 15,6 19,7 22,4 Biodiesel Raps BTL KUP BTL Hirse Biomethan Mais Biomethan Energiemais Biomethan Hirse Biomethan Zuckerrübe Triticale regional Biogas Bio-Methane regional fossile Referenz g CO2/ MJ Kraftstoff

20 CO 2 -Reduktions-Effect im Vergleich zur Biogas-Option (regionales Ethanol nur aus dem Triticale-Korn) [t CO2-eq./ha] Mais Biogas-Option 1/3 Mais + 2/3 Triticale + Stroh; regional Biogas-Ferment. Brennerei KWK Biogas- Ferment. el. E. Wärme el.e. Wärme Methan 8,1 3,8 8,8

21 Energiebilanz im Vergleich zur Biogas-Option (regionales Ethanol nur aus dem Triticale-Korn) Mais Biogas-Option 1/3 Mais + 2/3 Triticale + Stroh; regional Biogas-Ferment. Brennerei KWK Biogas- Ferment. el. E. Wärme el.e. Wärme Methan 51 GJ/ha 53 GJ/ha 97 GJ/ha

22 THG-Emissionen nach Zertifizieruhng durch das DBFZ Majer, DBFZ 2009

23 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Und vielen Dank auch an: für die finanzielle Unterstützung

24 Universität Hohenheim PD Dr. Thomas Senn FG Gärungstechnologie mit Forschungs- und Lehrbrennerei Garbenstraße 23, D Stuttgart Deutsches BiomasseForschungszentrum ggmbh Stefan Majer Torgauer Straße 116, D Leipzig Verein regionaler Brennereien e.v. Benedikt Sprenker Roland 1, D Beckum Kontakt Zentrum für nachwachsende Rohstoffe NRW im Landwirtschaftszentrum Haus Düsse Ostinghausen, D Bad Sassendorf